Развитие коррозии под изоляционным покрытием. Анализ данных электрометрии и внутритрубной дефектоскопии, их совмещение

Авторы: Цыбуля Алена Анатольевна

.

Рубрика: Технические науки

Страницы: 36-42

Объём: 0,40

Опубликовано в: «Наука без границ» № 3 (20), март 2018

Скачать электронную версию журнала

Библиографическое описание: Цыбуля А. А. Развитие коррозии под изоляционным покрытием. Анализ данных электрометрии и внутритрубной дефектоскопии, их совмещение // Наука без границ. 2018. № 3 (20). С. 36-42.

Аннотация: На сегодняшний день одной из основных причин повреждений газопроводов является коррозия под отслоившимся защитным покрытием – подпленочная коррозия. Магнитный дефектоскоп способен обнаруживать не только дефекты в стенке трубы и поперечных швах, но и металлические предметы, расположенные вблизи внешней поверхности трубы: муфты, заплаты, кожухи и т. п. В целях повышения уровня точности интерпретации результатов диагностирования рассмотрены дефекты потери металла, зарегистрированные ВТД, и повреждения ИП, выявленные в ходе электрометрических обследований. Полученная картина конвергенции участков с повреждениями ИП показывает зависимость расположения зон развития коррозии в местах повреждения ИП. В ходе исследования было выявлено, что ВТД, в отличие от электрометрии, является более информативным видом диагностики, позволяющим проводить оценку реального коррозионного состояния металла трубы.

На сегодняшний день одной из основных причин повреждений газопроводов является коррозия под отслоившимся защитным покрытием – подпленочная коррозия. Многолетний опыт эксплуатации магистральных газопроводов показал, что межремонтный период полимерного пленочного покрытия в зависимости от внешних и внутренних факторов в несколько раз меньше нормативного срока эксплуатации и составляет для различных диаметров труб в основном 10-15 лет. Поэтому выявление причин, приводящих к отслоению ИП, в целях повышения эксплуатационной надежности магистрального транспорта газа является актуальной задачей.

Для решения данной задачи определено техническое состояние газопровода по результатам электрометрии и внутритрубной дефектоскопии (ВТД), установлено процентное совпадение (корреляция) коррозионных дефектов, зарегистрированных по ВТД, с зонами повреждения ИП, проведен анализ выявленных дефектов.

Таблица 1

Технические данные трубопровода

Наименование данных

Технические характеристики

Диаметр трубопровода

1420 мм (56'')

Длина обследуемого участка трубопровода

125,984 км

Толщина стенки трубопровода

18,7…25,5 мм

В ЭО работы по техническому диагностированию ЛЧ МГ возлагают на ПОЭ, который организует их выполнение в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-095; СТО Газпром 2-3.5-066 и другими НД. В течение всего времени эксплуатации построенных газопроводов ЭО организует проведение внутритрубного диагностирования с целью определения пространственного положения газопроводов, выявления строительных дефектов для последующего их устранения в рамках гарантийных обязательств.

Метод магнитной дефектоскопии заключается в намагничивании стенок трубопровода до состояния насыщения и измерении магнитной индукции вблизи намагниченного участка. Намагничивание осуществляется с помощью постоянных магнитов в продольном или поперечном направлении. Величина магнитной индукции, измеренная над бездефектным участком, несет информацию о толщине стенки трубопровода. Наличие трещин или дефектов, связанных с потерей металла (коррозия, задиры), приводит к изменению величины и характера распределения магнитной индукции.

Магнитное поле является настолько мощным, что оно распространяется за пределы внешней поверхности стенки трубопровода, обеспечивая более полную диагностику. Поэтому магнитный дефектоскоп способен обнаруживать не только дефекты в стенке трубы и поперечных швах, но и металлические предметы, расположенные вблизи внешней поверхности трубы: муфты, заплаты, кожухи и т. п.

При проведении электрометрических обследований выполняют ознакомление с трассой, сбор и анализ проектной, исполнительной и эксплуатационной документации обследуемого участка, смежных участков и средств ЭХЗ, средств контроля и данных по коррозии (в т. ч. и результатов внутритрубной дефектоскопии).

При обследовании выполняют измерения потенциалов методом "выносного электрода", измерения потенциалов без омической составляющей различными методами, измерения градиентов потенциалов при включенной ЭХЗ, измерения приборами-искателями повреждений изоляции, измерения и регистрация изменения потенциалов во времени и др. Для локализации дефектов покрытия и оценки защищенности возможно выполнение измерений по «интенсивной» технологии. Виды и количество измерений определяется методикой обследования и согласуется с заказчиком обследования.

В целях повышения уровня точности интерпретации результатов диагностирования рассмотрены дефекты потери металла, зарегистрированные ВТД, и повреждения ИП, выявленные в ходе электрометрических обследований.

ВТД показала следующее. Всего на трубопроводе обнаружено 8 537 дефектов, из которых:

  • 8 115 шт. – потери металла;
  • 40 шт. – дефекты геометрии;
  • 382 шт. – аномалии сварных швов.

По результатам диагностирования участка был сделан анализ коррозионных дефектов малых геометрических размеров (фоновой коррозии) глубиной до 10 % от толщины стенки трубы.

Всего зарегистрирована 16 891 потеря металла с глубиной, не превышающей 10 % от толщины стенки.

Гистограмма плотности фоновой коррозии по дистанции приведена на рис. 1.

Плотность фоновой коррозии

Рис. 1. Плотность фоновой коррозии

Самые глубокие потери металла:

  • внешняя – глубиной 65,2 % от толщины стенки трубы (12,20 мм) на дистанции 107 965,0 м;
  • внутренняя – глубиной 59,6 % от толщины стенки трубы (11,14 мм) на дистанции 20 228,0 м.

Распределение потерь металла представлено в табл. 2.

Таблица 2

Распределение потерь металла

Параметр

Общее количество, шт.

% от общего количества

Количество внутренних, шт.

Количество внешних, шт.

Распределение потерь металла по геометрическим параметрам

Зона коррозии

1 098

13,53 %

273

825

Каверна (PITT)

2 328

28,69 %

654

1 674

Поперечная канавка (CIGR)

710

8,75 %

209

501

Общая коррозия (GENE)

401

4,94 %

106

295

Продольная канавка (AXGR)

111

1,37 %

35

76

Язва (PINH)

1 164

14,34 %

990

174

Поперечная риска (CISL)

2 176

26,81 %

1 371

805

Продольная риска (AXSL)

127

1,57 %

58

69

Распределение потерь металла по глубине

10…20 % от толщины стенки трубы

6297

77,60 %

3 164

3133

20...30 % от толщины стенки трубы

1563

19,26 %

461

1102

30...40 % от толщины стенки трубы

213

2,63 %

47

166

40...50 % от толщины стенки трубы

23

0,28 %

8

15

50...60 % от толщины стенки трубы

18

0,22 %

16

2

60...70 % от толщины стенки трубы

1

0,01 %

0

1

Распределение потерь металла по типам

внешняя

4 419

54,45 %

 

 

внутренняя

3 696

45,55 %

 

 

Гистограмма плотности распределения потерь металла по дистанции приведена на рис. 2.

Плотность распределения потерь металла

Рис. 2. Плотность распределения потерь металла

В результате проведенных расчетов по СТО 2-2.3-112-2007 установлено, что на рассмотренном участке выявлено 12 опасных (критических) и 464 потенциально опасных (докритических) дефекта (табл. 3).

Таблица 3

Опасные (критические) дефекты

Дистанция, м

Относит, дистанция, м

Описание особенности

Глубина, % WT

Длина, мм

Ширина, мм

Тип

47853,0

7,9

уч. с потерей металла (кластер) Категория В

28,2

1874

842

внешн.

56870,0

3,7

уч. с потерей металла (кластер) Категория А

37,6

1140

235

внешн.

68404,8

5,0

уч. с потерей металла (кластер) Категория А

32,7

972

669

внешн.

92893,3

10,6

уч. с потерей металла (кластер) Категория А

41,9

439

892

внешн.

92925,1

0,8

уч. с потерей металла (кластер) Категория А

34,3

731

805

внешн.

97037,3

0,4

уч. с потерей металла (кластер) Категория В

29,5

1182

669

внешн.

97040,4

3,5

уч. с потерей металла (кластер) Категория А

36,6

930

755

внешн.

97042,9

6,0

уч. с потерей металла (кластер) Категория А

32,7

1324

904

внешн.

97043,6

6,7

уч. с потерей металла (кластер) Категория В

28,3

1210

1288

внешн.

98087,6

0,6

уч. с потерей металла (кластер) Категория В

28,8

1725

260

внешн.

98098,2

0,1

уч. с потерей металла (кластер) Категория В

30,2

1067

1140

внутр.

106143,6

6,4

уч. с потерей металла (кластер) Категория А

32,8

1153

793

внешн.

В результате классификации дефектов геометрии выявлено 7 вмятин, подлежащих немедленной вырезке, и 3 вмятины, подлежащие ремонту (табл. 4).

Таблица 4

Дефекты геометрии, подлежащие немедленной вырезке

Дистанция, м

Относит. дистанция, м

Описание особенности

Глубина, % Ду

Длина, мм

Ширина, мм

92182,1

7,3

вмятина с доп. особенностью

0,7

241

419

101615,6

2,5

вмятина с доп. особенностью

0,7

193

181

101769,4

8,0

вмятина с доп. особенностью

0,8

169

251

103290,0

6,4

вмятина с доп. особенностью

0,8

84

164

107978,1

3,6

вмятина с доп. особенностью

0,8

154

219

107984,2

9,6

вмятина с доп. особенностью

0,9

193

260

107984,4

9,8

вмятина с доп. особенностью

2,0

211

273

При проведении электрометрических обследований было изучено состояние изоляционного покрытия (табл. 5).

Таблица 5

Места повреждений изоляционного покрытия участка

Начало

Конец

Протяженность, м

Показание ИПИ, мВ

км

От ориентиров на местности, ± м

км

От ориентиров на местности, ± м

Фон

Превышение

53,928

поворот вправо

53,930

поворот вправо

2

5

110

54,208

конец воздушного перехода + 181 м

54,210

временный переезд -419 м

2

20

100

59,308

Кран 1

59,310

Кран 1

3

10

180

61,100

Кран 2

61,110

Кран 2

3,5

10

170

65,126

открытый участок 5 м +104 м

65,128

начало открытого участка (компенсатор) -233 м

2

10

110

68,216

конец открытого участка +187 м

68,218

начало открытого участка -335 м

2

10

100

70,363

поворот вправо

70,366

поворот вправо

2

10

100

71,069

временный переезд +62 м

71,071

начало открытого участка -84 м

2

5

100

74,293

временный переезд +1027 м

74,296

начало открытого участка -83 м

3

10

80

74,722

Поворот влево

74,724

Поворот влево

3

20

100

75,144

Поворот вправо

75,144

Поворот вправо

4

5

80

76,538

конец воздушного перехода через реку +44 м

76,540

начало открытого участка-1848 м

2

10

80

77,157

конец воздушного перехода через реку +663 м

77,160

начало открытого участка -1229 м

3

20

100

77,881

конец воздушного перехода через реку +1387 м

77,883

начало открытого участка -505 м

2

10

100

82,240

Кран 3

82,243

Кран 3

3

20

150

83,720

Кран 4

83,723

Кран 4

3

20

120

83,777

Кран отбора проб (отпайка)

83,779

Кран отбора проб (отпайка)

2

20

100

85,252

Открытый участок 6 м +105 м

85,254

начало открытого участка (компенсатор) -165 м

2

40

80

85,417

начало открытого участка (компенсатор)

85,429

открытый участок (компенсатор)

12

10

100

88,023

Поворот вправо

88,026

Поворот вправо

3

10

100

90,401

конец воздушного перехода

90,403

начало воздушного перехода

2

10

80

94,057

старый временный переезд +313 м

94,058

начало открытого участка -505 м

1,5

20

80

94,839

конец воздушного перехода (компенсатор) +171 м

94,842

начало открытого участка -69 м

3

20

100

98,403

поворот вправо

98,403

поворот вправо

2

20

100

103,202

конец воздушного перехода

103,204

конец воздушного перехода

2

20

100

103,462

поворот влево

103,465

поворот влево

3

20

100

106,580

временный переезд +17 м

106,582

начало открытого участка -15 м

2

20

100

107,224

кран 5

107,226

кран 5

2

30

120

Всего:

78 м (0,14 %)

Полученная картина конвергенции участков с повреждениями ИП, согласно табл. 5 «Места повреждений изоляционного покрытия участка» и Гистограмме плотности распределения потерь металла по дистанции по ВТД, показывает зависимость расположения зон развития коррозии в местах повреждения ИП.

Реальные условия протекания коррозионного процесса, зависящего от химического состава, структуры и состояния поверхности металла трубы, состава и концентрации электролита, температурных условий и пр., приводят к разным сценариям развития коррозионных дефектов. Максимальное соответствие дефектов, вызываемых коррозией, зонам повреждения ИП составило 0,95, а минимальное - 0. Из табл. 5 следует, что коррозионная потеря металла однозначно связана с повреждением ИП. Иными словами, на трубе с повреждением ИП велика вероятность развития коррозии, несмотря на электрозащищенность газопровода. В то же время коррозия возникает и в случае неповрежденной изоляции, причем именно объемы подпленочной коррозии доминируют в структуре коррозионных дефектов.

Для выявления причин, способствующих развитию подпленочной коррозии, рассмотрены результаты ВТД.

Обеспечение эксплуатационной надежности ЛЧ МГ достигают комплексом организационных и технических мероприятий, направленных на поддержание работоспособного состояния ЛЧ МГ и реализуемых в рамках централизованной системы диагностического обслуживания ЛЧ МГ ОАО «Газпром».

В ходе исследования было выявлено, что ВТД в отличие от электрометрии является более информативным видом диагностики, позволяющим проводить оценку реального коррозионного состояния металла трубы.

Невозможность определения развития коррозии «под пленкой» электрометрическими обследованиями приводит к неверным выводам о коррозионной ситуации на газопроводе. В результате протяженность зон коррозионной опасности не отражает реальное состояние газопровода.

Анализ результатов совмещения данных ВТД и зон повреждения ИП показал, что для комплексной оценки технического состояния участка газопровода необходимо синхронизировать обследование зон повреждения ИП и дефектов коррозии, зарегистрированных ВТД, на этапе формирования заявки на проведение шурфовочных работ по результатам электрометрии.

В свою очередь, электрометрическое обследование и обследование газопроводов в шурфах остаются одними из основных источников данных для определения технического состояния газопроводов, не подверженных ВТД.

Таким образом, для проведения оценки реального коррозионного состояния газопровода на конкретном участке необходима его комплексная всесторонняя диагностика, включающая ВТД и электрометрию. Данные, полученные с помощью представленной комплексной диагностики совместно с данными экспертизы промышленной безопасности, позволяют продлить срок безопасной эксплуатации магистрального трубопровода. 

Список литературы

  1. ГОСТ Р 55999-2014 Внутритрубное техническое диагностирование газопроводов.
  2. ФЗ № 116 О промышленной безопасности опасных производственных объектов.
  3. СТО Газпром 2-2.3-112-2007 «Методические указания по оценке работоспособности участков магистральных газопроводов с коррозионными дефектами».
  4. СТО Газпром 2-2.3-1050-2016 г. «Внутритрубное техническое диагностирование. Требование к проведению, приемке и использованию  результатов диагностирования».
  5. Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов, утв. зам. председателя Правления ОАО «Газпром» В. А. Маркеловым от 05.09.2013 г.

 

Материал поступил в редакцию 15.03.2018
© Цыбуля  А. А., 2018